O čem bude řeč…
Základní pojmy přenosové techniky
• • • • • • • •
Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D. Katedra telekomunikační techniky ČVUT-FEL
[email protected] http://access.comtel.cz
Osnova předmětu, literatura Návaznosti předmětu (TS, ZDK, PSY2, OK, DZS) Standardizace v přenosové technice Nároky na přenosovou kapacitu Funkce a dělení přenosové sítě Vícenásobné využití přenosových cest Kvalitativní parametry přenosu Kvalitativní parametry telefonních okruhů
1
Standardizace • ITU - Mezinárodní telekomunikační unie (CCITT) Radiokomunikační, telekomunikační standardizační, telekomunikační rozvojový úsek • Doporučení řady ITU-T (A až Z) E - Telefonní sítě a ISDN F - Jiné než telefonní telekomunikační služby G - Přenosové systémy a média H - Přenos jiných než telefonních signálů I - Digitální síť integrovaných služeb J - Přenos rozhlasových a televizních signálů L - Konstrukce, instalace a ochrana kabelů a venkovních součástí
2
Standardizace • Doporučení řady ITU-T M - Údržba přenosových prostředků, telefonních obvodů N - Údržba přenosových systémů rozhlasových a TV signálů O - Specifikace měřicích přístrojů P - Kvalita telefonního přenosu V - Přenos dat pomocí telefonní sítě X - Datové sítě a otevřené komunikační systémy
3
Doporučení řady G
4
Příklady doporučení
G.100-G.199 - mezinárodní telefonní spojení a obvody G.200-G.499 - analogové nosné systémy Přenosová média G.600-G.699 Digitální přenosové systémy G.700-G.799 koncová zařízení G.800-G.839 digitální sítě G.840-G.899 sítě SDH G.900-G.999 digitální trakty a linkové systémy G.1000…
G.703 digitální signály a rozhraní PDH G.707 synchronní digitální hierarchie G.712 rozhraní telefonních okruhů a jejich parametry G.782 zařízení síťových uzlů SDH G.783 funkční bloky zařízení SDH G.821 hodnocení bitové chybovosti digitálních traktů G.992 digitální účastnické přípojky ADSL 5
6
Základní úkoly přenosových prostředků a sítí
Další organizace • ETSI - European Telecommunications Standards Institut – skupina TM (Transmission and Multiplexing), specifikace TS, zpráva TR • ANSI - American National Standards Institute (T1.xxx, T1E1.x) • CENELEC - European Committee for Electrotechnical Standardization (normy EN) • Dále ISO (IEC), IEEE, ITF (RFC), ATM forum, xDSL forum aj.
• • • •
Přenos na požadovanou vzdálenost Přizpůsobení přenosovému médiu Sdružování přenášených signálů Pomocné funkce: – – – – –
Distribuce taktovacího signálu Přenos služebních signálů Zajištění spolehlivosti přenosu Dohled nad kvalitou přenosových cest Management sítě
7
8
Vysokorychlostní digitální sítě
Telekomunikační služby
• neustále rostoucí požadavky na zvyšování přenosové rychlosti díky zavádění nových služeb (přenos dat, Internet) – přenos obrazu a zvuku (VOD) – videokonference – elektronický obchod a bankovnictví – vzdělávání na dálku – informační služby – práce z domova – hry v síti
• Telekomunikační signály přenášíme prostřednictvím telekomunikačních sítí, které se budují za účelem poskytování služeb. Soubor technických, provozních a organizačních opatření umožňujících určitý způsob dálkové komunikace. • Hovorové služby • Nehovorové služby o telegrafní o telematické (textové, obrazové, multimediální) o přenos dat (datové okruhy, propojení LAN) 9
Telefonní signály
Parametrické metody • Zdrojové kódování (Source Coding) – kompresní metody (vokodéry)
• Přenos hovorové informace (voice) telefonní kanál - 300 až 3400 Hz (přenesený el.výkon – dolní mezní kmitočet, srozumitelnost – horní mezní kmitočet) • Digitalizace - kódovaní časového průběhu signálu (wave coding), delta modulace DM, ADM – PCM (pulzně kódová modulace) - vzorkování 8 kHz, 8 bitů na vzorek = přenosová rychlost 64 kbit/s (ITU-T G.711), komprese podle A zákona – ADPCM (adaptivní diferenciální PCM) - 32 kbit/s (ITU-T G.721). Další snahy vedly k ještě výraznějšímu snížení přenosové rychlosti (vynechání tichých úseků).
10
– PCM – segmentace (analýza po úsecích 10 až 30 ms) – DSP - stanovení deskriptorů určujících přenosovou funkci modelu vokálního traktu (lineární filtr s časově proměnnými parametry) – Lineární predikce LP - koeficienty určujeme algoritmy minimalizujícími střední kvadratickou odchylku mezi predikovanou a skutečnou hodnotou vzorku (řešení soustavy rovnic) - 10 až 20 vzorků – Navíc se užívá i dlouhodobá predikce LTP (Long Term), korelaci mezi sousedními periodami zákl. tónu využívá k predikci následující 11
12
Principiální schéma
Principiální schéma
přenášený signál
Vysílací část digit.
G
Přijímací část
minimalizace rozdílu
filtr
predikovaný signál
digit. příjem parametrů
optimalizované optimalizace parametry parametrů
filtr
typ signálu
parametry filtru typ signálu
G
obnovený signál
amplituda parametry filtru
amplituda
13
Metody buzení filtru
14
Metody buzení filtru
• Periodické impulzní/šumové - znělý/neznělý segment (1,2 až 2,4 kbit/s, strojový charakter řeči) • Zbytkovým signálem RELP (Residually Excited) zbytkový signál po LP - 1 bit … 9,6 kbit/s • MPMLQ (Multipulse Maximum Likelihood Quantization) G.723.1 – pro multimediální komunikaci (5,3 až 6,4 kbit/s) • Multipulzní buzení MPE – určují se časové polohy a velikosti impulzů (4 až 8 impulzů po 5 ms) • Pravidelné pulzní buzení RPE (Regular Pulse Excitation) vybírá se z několika periodických posloupností vzájemně fázově posunutých, počítají se jen velikosti impulsů GSM - 13 kbit/s, bloky 20 ms, zpoždění kódováním 30 ms
• Kódové buzení CELP - blokové vektorové kódování vzorové posloupnosti v paměti - přenos jen její adresy – tzv. vícecestné kódování MCS (Multi-path Search Coding): – S kódovou knihou (Code-book) – Stromové (tree) – Mřížkové (trellis)
• LD-CELP (Low Delay <2 ms) G.728, 16 kbit/s • CS-ACELP (Conjugate Structure Algebraits) G.729, 8 kbit/s 15
Věrný přenos zvuku - audio
16
Audio – digitální komprese
• rozhlasové kanály a zvukový doprovod TV • Původní analogové kanály:
• Komprese pro digitální rozhlas DAB a zvukový doprovod digitální televize DVB - ztrátová komprese
– typ Q - 15 kHz: 40 až 15000 Hz – typ A - 10 kHz, B - 6,4 kHz, TR - 5 kHz: 50 Hz až 10; 6,4; 5 kHz Rozhlas AM, FM (2 kanály – rozdílový signál L-R)
• Digitalizace PCM : – rozhlasová kvalita - vzorkovací frekvence 32 kHz a 16 bitů na vzorek - 512 kbit/s na jeden kanál – studiová kvalita - vzorkovací frekvence 48 kHz a 20 bitů na vzorek – 960 kbit/s na jeden kanál – kvalita CD - vzorkovací frekvence 44,1 kHz a 16 bitů na vzorek – 705,6 kbit/s na jeden kanál 17
– MUSICAM (Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing) součást MPEG – zvukový doprovod (MP3) – vzorkování 48 kHz; 20 bitů na vzorek, 32 subpásem šířky 750 Hz - využívá se maskovací jev lidského ucha (obdobné kódování se používá i u metody ATRAC u MiniDisku) – typicky – 32 až 192 kbit/s na kanál • Přenos hudební informace - komunikační rozhraní MIDI pouze hudební zvuky (tóny) - 31,25 kbit/s
18
Přenos obrazu
Pohyblivý obraz - video
• Rozklad obrazu na snímky a plochy na řádky a body, popsány jasem a barvou RGB (červená, zelená, modrá) • Statický obraz (grafika) - přenos souboru určité velikosti – bitmapové formáty (bmp, TIF, apod.) – komprimované formáty (JPEG, GIF) – dokumentová telegrafie (faksimile), např. strana A4 1Mbit při 4,8 kbit/s přibližně 1 minuta • Animovaná grafika vektorový popis prostoru, objektů a jejich pohybu - nízké nároky v porovnání s přenosem úplného pohyblivého obrazu
• vysoké nároky na přenos (v reálném čase) • Obrazový signál TV - periodickém vysílání snímků (řádkový a snímkový rozklad) 625 řádků, poměr stran obrazu 4/3, 50 půlsnímků/s (prokládání) šířka pásma 6,5 MHz řádkové a snímkové synchronizační a zatemňovací impulsy jasová složka Y v základním pásmu (šířka cca 5,5 MHz) barvonosné rozdílové složky B-Y a R-Y modulovány QAM (šířka cca 1,3 MHz) na nosné 4,434 MHz (PAL) – mezery ve spektru Y – zvukový doprovod modulovaný FM nad obrazovým signálem (5,5MHz) – analogová distribuce – AM s částečně potlačeným postranním pásmem šířka pásma cca 8 MHz (pozemské vysílače, satelity, kabelová televize)
– – – – –
19
Digitalizace obrazového signálu
20
Komprese videosignálu
• Přímá digitalizace obrazového signálu – Uzavřené PCM kódování BTV vcelku, fs = 13,5 MHz, 9 bitů – 120 Mbit/s (E4) – Oddělené kódování samostatně barevné složky R, G, B, použita DPCM (Diferenciální PCM) - 3x 34 Mbit/s (E3)
• Digitální formáty – Studiový formát 4:2:2, Y: 720 vzorků x 576 řádek (viditelné), barvy – polovina = 360 vzorků x 576 řádek … 216 Mbit/s – Redukovaný formát 4:2:0 (broadcast) Y: 720 vzorků x 576 řádek, barvy – polovina = 360 vzorků x polovina = 288 řádek… 162 Mbit/s – HDTV 1440x1152 (4/3), 1920x1152 (16/9) 21
• redundance v obrazu (ztrátová komprese), predikce snímků (vektory pohybu), transformačních metody - podstatné snížení přenosové rychlosti (kodér se přizpůsobí propustnosti kanálu) • Motion Pictures Expert Group – MPEG-1 (ISO 11172), do 1,5 Mbit/s – MPEG-2 (ISO 13818) - střední kvalitativní úroveň SDTV - 4 až 6 Mbit/s (max. 15 Mbit/s), HDTV až do 80 Mbit/s – MPEG-4 videotel. a videokonf. 4,8 kbit/s až Mbit/s • Sítě ISDN - videotelefon a videokonference alternativně – H.261 (n x 64 kbit/s) formát 352x288 (barvy ¼), 30; 15; 7,5 snímků/s – H.263 (do 64 kbit/s) 172x144 nebo 128x96 (barvy ¼) 15; 7,5 snímků/s
• Digitální distribuce DVB-T (terestriální – pozemské, S satelitní, C - kabelové), jednokmitočtový plán, OFDM
22
Nároky na přenos
Přenos textu a dat
• Původně oddělené sítě – elektronická pošta E-mail, systémy zprostředkování zpráv (Message Handling Systém, SMS) – TELEX (přes dálnopisnou - telegrafní síť) 50 bit/s – TELETEX (telefonní sítě - 2400 bit/s)
– – – –
Telegrafní – dálnopisné Telefonní Datové, řízení, regulace Distribuce rozhlasu (propojení studií, reportážních stanovišť, rozhlas po drátě) – Distribuce televize (propojení studií, reportážních stanovišť, kabelová televize)
• Dákové řízení, měření a ovládání – telefonní modemy - 200, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 33600 bit/s, rozhraní V.24/V.28 – sítě X.25; X.24/V.10, X.21/V.11, ISDN (n x 64 kbit/s)
• Snaha o jednotnou síť na digitálním základě – – – –
• Propojení lokálních datových sítí – Lokální sítě LAN - 10, 100, 1000 Mbit/s (Ethernet) – Síť ATM (25, 34, 44, 155, 622 Mbit/s) 23
ISDN B-ISDN (ATM) Internet (IP) NGN (Next Generation Network) 24
technologie
přenosová rychlost
telefonní modem
poznámka
Charakteristiky přenosu
1200 až 56000 bit/s 56 kbit/s jen směrem k účastníkovi
ISDN 2B
128 kbit/s včetně služební informace 144 kbit/s
ISDN 30B
1920 kbit/s včetně služební informace 2048 kbit/s
PDH E1
1984 kbit/s včetně služební informace 2048 kbit/s
HDSL, SHDSL
až 2304 kbit/s včetně služební informace 2312 kbit/s
ADSL
až 8000 kbit/s ve zpětném směru jen 1000 kbit/s
PDH E2
8192 kbit/s včetně služební informace 8448 kbit/s
PDH E3
33,8 Mbit/s včetně služební informace 34,37 Mbit/s
VDSL
až 52 Mbit/s ve zpětném směru jen 6 nebo 26/26 Mbit/s
PDH E4
137,5 Mbit/s včetně služební informace 139,3 Mbit/s
SDH STM-1
149,76 Mbit/s včetně služební informace 155,52 Mbit/s
SDH STM-4
599 Mbit/s včetně služební informace 622 Mbit/s
SDH STM-16
2396 Mbit/s včetně služební informace 2488 Mbit/s
WDM 16xSTM-16
• Přenosová rychlost – konstantní či proměnná s parametry max. – min. rychlost, garantovaná, střední apod. • Symetrie digitálního toku od a k účastníkovi • Možný stupeň komprese digitálního toku • Maximální přípustná chybovost • Maximální akceptovatelné zpoždění signálu a jeho kolísání • Míra využití přenosového kanálu (např. pro telefonii 50%) • Průměrná délka relace • Poptávka po službě a její časové rozložení
38336 Mbit/s včetně služební informace 39808 Mbit/s 25
Vývoj přenosových prostředků • 1. etapa - 1835 až cca 1925 - telegrafie (1901 radiotelegrafie) • 2. etapa - 1880 až 1945 - nf telefonie (1876 telefon, 1910 pupinované tlf. kabely, 1915 vidlice a elektronka - 2 dr. a 4 dr. vedení se zesilovači) • 3. etapa - 1918 až 2000 - nosné tlf. systémy FDM (1913 zpětná vazba a oscilátor, 1936 koaxiální kabely, 1945 směrové mikrovlné spoje, 1966 družicové spoje) • 4. etapa - 1962 až dosud - digitální přenosové systémy TDM (1938 PCM, 1958 první IO, 1970 světlovodná vlákna), 90. léta - SDH, přístupové síťě • 5. etapa od 90. let - fotonika, WDM, optické zesilovače, optické spojování; sítě NGN (IP), mobilní komunikace
26
Vícenásobné využití přenosových cest • Frekvenční dělení FDM (radiové systémy, ADSL, nosné telefonní systémy) • Časové dělení TDM (základ digitálních systémů, kanálové intervaly) • Vlnové dělení WDM (optické systémy, varianta FDM) • Kódové dělení (CDM)
27
Způsoby komunikace a přenosu
28
Přenosové módy
• Komunikace – Se spojováním (PCM-TS, X.25–pakety, ATM-buňky) – Bez spojování (IP-datagramy)
• Přenosový mód – Synchronní (STM, TDM) – Asynchronní (paketový, ATM, statistický MX)
• Bitový tok – Izochronní – Arytmický 29
30
ATM
ATM – adaptační vrstva
• Přepojování buněk délky 53 byte pomocí VPI, VCI (virtuální cesty a okruhy) – vytváří se
Třída
A
v čase
– PVC – pevné okruhy (IP over ATM, TDM over ATM) – SVC – přepínané okruhy (ATM – síťová vrstva)
B
rychlost
– Konstantní rychlost CBR – Proměnná rychlost VBR (real-time, non rt-VBR) – Dostupná ABR, nespecifikovaná UBR
Typ služby
D nekontinuální
Konstantní CBR
Druh komunikace
• Vrstvy: AAL – ATM – PHY + management • Kategorie podporovaných služeb:
C
kontinuální
Proměnná VBR se sestavením spojení
emulace synchronního módu (voice)
komprim. video, audio, voice
1
2
bez sest.spojení
datový přenos X.25
datový přenos IP
3/4 5 (jednodušší adaptace)
AAL
31
ATM – adaptace
TDM over ATM
• AAL stará se o segmentaci dat do buňek
Přenos hovorového signálu G.711
– CS – Convergence Sublayer – SAR – Segmentation and Ressembly sublayer
– AAL1 - 1 buňka pojme 47 vzorků - zpoždění 6 ms – 64 kbit/s vzroste o režii 13% na 72 kbit/s (efektivita 88%) – Redukce zpoždění (3 ms režie 120%, 141 kbit/s, ef. 45%)
• Záhlaví 5 byte – PTI – typ přenášené informace (HEC zabezpečeno jen záhlaví) • Informační část 48 byte (služební + informační) – – – –
32
Emulace okruhů (E1) • obnova taktu v přijímači - synchronizace s vysílačem
AAL1 – 1 až 2 byte CRC (+pointer) AAL2 – 1 byte + pakety s vlastním záhlavím (3 byte) AAL3/4 – 44 informačních byte (záhlaví, zabezpečení) AAL5 - 48 informačních byte
– přenos velikosti zbytkového času RTS (Residual Time Stamp) - rozdílu taktu vysílače a sítě do přijímače – adaptivní metoda s vyrovnáním časových poloh pomocí vyrovnávací paměti (stupeň naplnění řídí místní takt) – přenos synchronizace v informačním poli 33
Komprimované hovorové signály
34
Fyzická vrstva ATM • V páteřních sítích nejčastěji SDH • V přístupové síti E1, ADSL, SHDSL, LDMS
• AAL2 více PDU v buňce – např. 16 kbit/s LD-CELP (G.728) – zpoždění kódováním 2 ms (4 byte/2 ms) – Díky režii (3 byte na PDU) naroste na 33,2 kbit/s – Efektivita 48% V současné době se ATM využívá nejčastěji jako 2. vrstva pod IP nebo k emulaci okruhů TDM.
35
36
TDM over IP
Voice over IP • Zásadní vliv režie záhlaví (např. pro kodek 16 kbit/s)
• Kritické je zpoždění (nízké a konstantní) • Nutné pomocné protokoly RSVP, DiffServ,
LD-CELP over IP 250 rychlost [kbit/s] efektivita [%]
802.1p
• Emulace okruhu E1 – – – –
Záhlaví paketu IP - 12 byte Záhlaví UDP – 8 byte Záhlaví rámce Ethernet – 18 byte celkem režie 46 byte
200 150
rychlost
100
efektivita
50 0 2
6
10
14
18
22
26
30
34
38
zpoždění [m s]
37
38
Přenosová síť • Páteřní síť tvořena spojnicemi a uzly (vrcholy a hrany) – Spojnice - fyzické přenosové cesty (zesilovače, opakovače, retranslační stanice a jim odpovídající úseky) – Uzel sítě - přenosová, spojovací zařízení, informační zdroje – Uzel přenosové sítě - část telekomunikačního uzlu zahrnující přenosová zařízení. Součástí uzlu je linkové zakončení (LTE)
Páteřní síť
• Přenosové zařízení
Přístupová síť 39
Přenosová cesta, médium
– Bezchybný, spolehlivý a bezpečný přenos všech příspěvkových signálů telekomunikačními okruhy (kanály) do cílového uzlu – muldex (multiplexor a demultilpexor) MUX - sdružuje signály – rozvaděč, přepojovač (Cross-connect) – linkové zakončení, opakovač, napájení, management, 40 synchronizace
Dělení sítě • Úrovně sítě – Páteřní (transportní) • Tranzitní • Regionální – Přístupová • Primární • Sekundární • Topologie (polygonální, mřížová, kruhová) – dělení do subsítí (dílčí sítě) • Funkční celky (přenosová, signalizační, řídicí - TMN) • Architektura komunikace - vrstvy (RM-OSI)
• Prostředí pro šíření elektromagnetické vlny • linkový trakt: fyzické médium, opakovače, LTE – metalický o symetrický pár (telefonní páry, UTP, STP v sítích LAN) o koaxiální pár (rozvody kabelové TV, LAN)
– optický o vláknové (mnohavidové, gradientní, jednovidové skleněné vlákno, plastová vlákna) o směrové - volný prostor na přímou viditelnost
– radiový o všesměrové (distribuce rozhlasu a TV, mobilní sítě) o směrové - radioreléové, pevné bezdrátové FWA o družicové spoje - GEO, MEO, LEO 41
42
Páteřní sítě
Přístupové sítě • provádějí soustředění provozu z dané oblasti k obslužnému uzlu telekomunikační sítě • přenášejí různorodé objemy dat od desítek kbit/s (pomalá data, telefonní hovory) do stovek Mbit/s (digitální video, multimediální služby) • transportují data na krátké a střední vzdálenosti • přenosové zařízení dislokováno u uživatelů (problémy s napájením, ochranou proti neoprávněnému zásahu) • pomocí dohledového systému je nutné zajistit operativní přizpůsobení požadavkům účastníka
• přenášejí signály mezi uzly sítě • přenášejí vysoké objemy dat přenosovými rychlostmi řádově stovky Mbit/s až stovky Gbit/s • obvykle transportují signály na značné vzdálenosti • přenosová zařízení bývají umístěna přímo v objektech provozovatelů • budují na optických přenosových médiích • vysoké nároky na spolehlivost přenosu (ochrana a obnova, dohledový systém) 43
44
Kombinace technolgií ISDN
Kvalita služeb • Schopnost poskytovat služby na určité úrovni kvalita služeb QoS (Quality of Services) – komplexní pojem • Přenosové sítě – výkonnost přenosu (Performance monitoring) – chybovost bitová BER, bloková • Paketové sítě ITU-T G.1010:
IP ATM
IPoSDH
Transportní vrstva SDH TDM
PDH EoSDH
Ethernet
– Zpoždění při přenosu (delay) – Kolísání zpoždění při přenosu (delay variation) – Ztrátovost informace (information loss) způsobená chybovostí vyjadřovaná v četnosti ztracených paketů PLR (Packet Loss Rate)
GFP
OTH Optická vrstva sítě DWDM 45
Charakter doručování Zpoždění
interaktivní
vyžadující odpověď
včasné
není kritické
aplikace
symetrie
<<1 s
∼2 s
∼10 s
>>10 s
telefonie
symetricky
Hlasové a obrazové zprávy
Audio a video na přání (streaming)
telefax
Chyby lze Konverzace pomocí hlasu a obrazu tolerovat do (telefon, určité výše videotelefon)
Nutný přenos bez chyb
46
Povely a řízení (např. Telnet, interaktivní hry)
typická rychlost [kbit/s] Přenos zvukové informace (voice, audio)
hlasové zprávy jednosměrně
Transakce Zasílání zpráv (např. elektronické a stahování obchodování) souborů (např. a hledání informací E-mail, download) (browsing)
zpoždění [s]
kolísání zpoždění [ms]
PLR
4 až 64
<0,4 preferováno <0,15
<1
<3%
4 až 32
<1
<1
<3%
<10
<<1
<1%
16 až 384
<0,4 preferováno <0,15
<1%
<1%
16 až 384 (pro vyšší kvalitu až jednotky Mbit/s)
<10
rozhlasové pořady (audio jednosměrně 16 až 128 na přání) Přenos obrazové informace (video)
Stahování souborů a přenos na pozadí (background)
videotelefon TV pořady (video na přání)
47
symetricky
jednosměrně
48
Hodnocení kvality telefonních systémů
Měření telefonních kanálů • Parametry týkající se rozhraní (vstup a výstup)
• Měření telefonních kanálů • Koncová zařízení (telefonní přístroje) musíme posuzovat včetně akustické části (měniče) – telefonometrická měření • Parametrické metody kódování a přenos přes paketové sítě vyžadují odlišné metody kvalitativního posuzování než PCM – subjektivního hodnocení kvality telefonního signálu
– Vstupní a výstupní impedance (přizpůsobení) – Činitel odrazu – útlum odrazu (útlum nepřizpůsobení) – Útlum nesymetrie – LCL (Longitudinal Conversion Loss) – nesymetrie vodičů páru oproti zemi – Útlum nevyvážení TBRL (Terminal Balance Return Loss) – Jmenovité úrovně
• Lineární zkreslení – Útlumové zpoždění – Skupinové zpoždění – Zkreslení skupinového zpoždění 49
Měření telefonních kanálů
Telefonometrická měření
• Nelineární zkreslení
• měření vlastností telefonních přístrojů • měření vlastností elektroakustických měničů • měření vlastností částí nebo celých telefonních spojů začínajících mikrofonem a končících sluchátkem (analogové sítě)
– Harmonické zkreslení – činitel harmonického zkreslení i-tého řádu, činitel celkového zkreslení – Amplitudové zkreslení – Intermodulační zkreslení
• Rušivé signály – – – –
50
Porovnávání s telefonometrickým normálem
Vážený šum (psofometr) … Lmn0p Odstup signálu od přeslechu Odstup signálu od celkového šumu (zkreslení) Potlačení mimopásmových a vnitropásmových kmitočtů
(hovor mezi osobami ve volném prostoru - 1m) • Subjektivní metody - člověk: hlas + sluch • Objektivní metody - přístroj: umělá hlava (ústa + ucho), generátor šumu 51
52
Kvalita přenosu telefonního signálu
Zjišťované parametry • Normál: vysílací část (+mikrofon) – útlumový
• VTQOS (Voice Transmission Quality of Service) • S kompresí, mobilní komunikací a IP je spojena řada různorodých kritických faktorů (impulzní
článek (přenosová cesta) – přijímací část (+sluchátko)
Měřenou částí řetězce nahradíme referenční část
rušení, krátkodobé výpadky, nelin. zkreslení, zpoždění) • Snaha o shrnutí kvalit. kritérií do jednoho parametru
• Srozumitelnost větná, slovní, slabiková (logatomická) • Vztažný útlum RE (Reference Equivalents) • Korigovaný vztažný útlum CRE (Corrected RE)
– Staticky zpracované subjektivní hodnocení MOS (Mean Opinion Score) - body 1 až 5 pro poslechové úsilí a kvalitu
Předepisovalo se rozložení útlumu v analogové síti
– Vyhodnocení naměřených parametrů – E-model (Ear)
• Míra hlasitosti LR (Loudness Rating) – pro tlf. přístroje
– Porovnávání spekter – PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement) dle ITU-T P.861 53
54
E-model (ETSI ETR-250)
PSQM P.861 • Měření kodeků / měření celých řetězců • Porovnání amplitud výkonových spekter odpovídajících si segmentů signálu (16 ms, překryv 50%), • Zvlášť pro aktivní hovor a tiché úseky • Jeden výsledný parametr • Lépe odpovídá poslechovým testům
R = R0 – Is – Id – Ie + A • • • • • •
Koeficient R (Rating) od 0 do 100 R0 – odvozen z S/N Is – lineární zkreslení (např. pokles úrovně) Id – zkreslení způsobené zpožděním Ie – nelineární zkreslení (ztrátová komprese) A – Expection Factor (očekávání – nižší nároky při jiných výhodách oproti konvenční síti) 55
Nové metody… P.862 • Zohlednění proměnného zpoždění a ztráty paketů u VoIP • PAMS (Perceptual Analysis Measurement System) - BT – Výstupem odhad parametrů poslechové úsilí (listening effort) a kvalita poslechu (listening quality) 1 až 5 – Vyhodnocuje se 2-rozměrné časově –frekvenční pole (poslechová plocha) odpovídající lidskému vnímání – Rozdíl – poslechová odchylka (chybová plocha) • TOSQA (Telecom. Objective Speech Quality Assesment) – Rovněž pomocí DSP dospívá k bodování MOS (Deutsche Telecom) 57
56
